A Quantum Cheshire Cat egy paradox jelenség a kvantummechanikában , melynek lényege , hogy egy kvantumrendszer bizonyos körülmények között úgy viselkedhet, mintha a részecskék és tulajdonságaik a térben elkülönülnének [1] [2] . Más szóval, egy objektum elválasztható saját tulajdonságaitól [1] .
Ennek a jelenségnek a neve Lewis Carroll Alice Csodaországban című könyvére utal , amelyben egyik szereplője, a Cheshire Cat képes eltűnni, csak a mosolyát hagyva maga után [1] .
A kísérleti technikát az Egyesült Királyságból és Izraelből származó tudósok egy csoportja fejlesztette ki . Javasolták a gyenge mérés módszerét a "Quantum Cheshire Cat" paradoxonának tanulmányozására a neutronok példáján . A neutroninterferométerrel végzett kísérletek során egy neutronnyalábot két különböző módon haladó neutronra osztottak. Ennek során gyenge méréseket végeztek a részecskék elhelyezkedéséről , valamint mágneses momentumáról ( spin ). A kísérlet eredményei azt mutatják, hogy a rendszer úgy viselkedik, mintha a neutronok az egyik úton haladnának, míg a mágneses nyomatékuk a másikon. Vagyis a "macskák-neutronok" más helyen vannak, mint a "mosolyhátuk" [1] [2] .
A kvantum Cheshire macska ötlete először 2010-ben merült fel [3] . Yakir Aharonov 2013-ban javasolta a gyenge mérések alkalmazásának módját ennek kimutatására. Ezt a kísérletet, amely először bizonyította egy ilyen jelenség létezését, a grenoble -i Laue-Langevin Intézet neutronforrásán reprodukálták a Bécsi Műszaki Egyetem szakembereinek részvételével , akik a mérési elrendezést kidolgozták [4] .
Egy neutroninterferométeres kísérletben egy ideális szilíciumkristályon egy fel-le forgó neutronsugár haladt át, és két részre szakadt. Ezután egy polarizált nyaláb maradt, amelyen belül minden neutront azonos forgásirány jellemez. Az ST1 spin rotátor a mozgási pálya mentén forgatta a spint. Ezután az SRs blokkban két különböző spin orientációjú gerendát hoztak létre. Az első neutronnyaláb spinje a neutronpálya mentén volt, míg a második sugárnyaláb spinje ellentétes irányú volt. Különböző útvonalakon való áthaladás után mindkét nyalábot egyesítettük, majd a két detektor által követett nyalábok interferenciáját figyelték meg [4] [1] .
Az egyik detektorban csak a mozgásirány szerinti spinnel rendelkező neutronokat regisztrálták, a többit figyelmen kívül hagyták. Nyilvánvalóan ezeknek a neutronoknak az első utat kellett volna követniük, hiszen csak ebben volt a neutronoknak ilyen spinállapota, amit a kísérletben igazolunk, hogy az egyes útvonalakra egymás után szűrőket (ABS) szerelünk fel, a neutronok egy kis részét elnyelve. Abban az esetben, ha a második nyaláb áthaladt a szűrőn, a detektált neutronszám változatlan maradt. Abban az esetben, ha az első sugár a szűrőn keresztül került, ezeknek a neutronoknak a száma csökkent [4] [1] .
A paradoxonra figyeltek fel a tudósok, amikor megpróbálták meghatározni a neutron spinek helyét. Ehhez egy mágneses mező segítségével kissé megváltoztattuk a forgásirányt . Amikor a két nyaláb összeért, interferálnak, és vagy felerősítették vagy kioltották egymást. A pörgetések kis változásának a teljes interferenciamintázat változásához kellett volna vezetnie. A kísérletek során kiderült, hogy az első sugárra ható mágneses térnek nincs hatása. De ha mágneses mezőt alkalmazunk a második sugárra, amely nem tartalmaz kimutatható neutronokat, akkor megjelenik a kívánt hatás. Vagyis a rendszer úgy viselkedett, mintha a részecskék térben elkülönülnének mágneses tulajdonságaiktól [4] [1] .